基于統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)學(xué)建模的產(chǎn)煙量預(yù)測(cè)
發(fā)布時(shí)間：2022-11-25
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來(lái)源：歐美大地
挪威科技大學(xué)建筑工程系的Anne Steen Hansen和Per Jostein Hovde開(kāi)發(fā)了一種數(shù)學(xué)模型，該模型采用錐形量熱儀的測(cè)試結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)單體燃燒(SBI)試驗(yàn)中的產(chǎn)煙量。該模型中包含了一種基于多元統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)分類方法。這使得與熱釋放速率相比，有可能區(qū)分產(chǎn)煙量大的產(chǎn)品和產(chǎn)煙量相對(duì)較少的產(chǎn)品。該模型基于一個(gè)類似于預(yù)測(cè)SBI試驗(yàn)中熱釋放速率的模型。假設(shè)在SBI試驗(yàn)中描述有效產(chǎn)煙面積的函數(shù)形狀與有效熱釋放面積的形狀等效。這可能是對(duì)實(shí)際情況的極大簡(jiǎn)化，將通過(guò)進(jìn)一步的研究工作加以改進(jìn)。然而，本文提出的產(chǎn)煙預(yù)測(cè)模型適用于多種產(chǎn)品。該模型已應(yīng)用于33種不同產(chǎn)品的99個(gè)錐形量熱儀測(cè)試文件，超過(guò)75%以上的例子中能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)Euroclasses分級(jí)系統(tǒng)內(nèi)的附加產(chǎn)煙分級(jí)。
研究介紹
在新統(tǒng)一的歐洲材料對(duì)火反應(yīng)測(cè)試和分級(jí)系統(tǒng)中，產(chǎn)煙量的分級(jí)是選項(xiàng)，但也有一些主管部門有這一要求。該系統(tǒng)中一種重要測(cè)試方法是中型的單體燃燒（SBI）試驗(yàn)，該試驗(yàn)用于評(píng)估熱釋放、產(chǎn)煙量和燃燒滴落物。SBI試驗(yàn)方法參考了大型房屋/墻角試驗(yàn)，后者用于測(cè)試因某種原因無(wú)法按照SBI方法進(jìn)行測(cè)試的產(chǎn)品。小型錐形量熱儀試驗(yàn)也將作為一種有效的工具在歐洲產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品控制中發(fā)揮重要作用，盡管它不是一種正式的分級(jí)測(cè)試方法。所有這三種測(cè)試方法都基于相同的熱釋放速率（HRR）和產(chǎn)煙速率（SPR）測(cè)量原理。
本研究的目的是根據(jù)錐形量熱儀的測(cè)試結(jié)果，預(yù)測(cè)產(chǎn)品在SBI測(cè)試中將得到的煙氣分級(jí)。早期的研究表明，燃燒產(chǎn)品產(chǎn)生的煙氣在一定程度上取決于產(chǎn)品在火災(zāi)期間釋放的熱量。因此，能夠預(yù)測(cè)產(chǎn)煙速率的模型很可能與能夠預(yù)測(cè)熱釋放速率的模型相關(guān)聯(lián)。我們首先尋找一個(gè)模型，其中SBI試驗(yàn)的HRR可以根據(jù)錐形量熱儀的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。我們發(fā)現(xiàn)Messerschmidt等人提出的模型為我們的進(jìn)一步工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們通過(guò)引入某些修改（這將在后續(xù)的文章中介紹），改進(jìn)了此HRR預(yù)測(cè)模型。引入這種簡(jiǎn)單火災(zāi)建模的一種新方法是采用多元統(tǒng)計(jì)分析作為計(jì)算的一部分。在模型中引入多元統(tǒng)計(jì)是基于這樣一種假設(shè)，即我們需要從錐形量熱儀測(cè)試結(jié)果中獲得的一些重要信息可能隱藏在不同參數(shù)之間的相互作用中，而這些信息需要先進(jìn)的工具來(lái)揭示。
研究情況
煙氣預(yù)測(cè)模型的開(kāi)發(fā)基于一個(gè)測(cè)試組，該測(cè)試組包含62個(gè)數(shù)據(jù)文件，為用錐形量熱儀對(duì)SBI循環(huán)測(cè)試項(xiàng)目30種產(chǎn)品中的23種進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果。驗(yàn)證組包含SBI循環(huán)測(cè)試中13個(gè)產(chǎn)品的20個(gè)數(shù)據(jù)文件，以及8種其它產(chǎn)品的14個(gè)錐形量熱儀測(cè)試結(jié)果，用于驗(yàn)證模型。分析數(shù)據(jù)涵蓋了從低可燃性產(chǎn)品到高可燃性產(chǎn)品。原始SBI循環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)組中省略了給出了不同結(jié)果的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在SBI試驗(yàn)中的安裝、熔化行為和燃燒行為有差異，而這些差異不容易通過(guò)錐形量熱儀中的小型試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些產(chǎn)品是PVC水管（M17）、PVC包覆電纜（M18）、鋼包發(fā)泡聚苯乙烯夾芯板（M21）、FR擠塑聚苯乙烯板（M03）和三層FR聚碳酸酯板（M07）。
該項(xiàng)目的大量測(cè)試數(shù)據(jù)由歐盟SBI循環(huán)測(cè)試方案的參與者、瑞典國(guó)家測(cè)試研究所(SP)、瑞典木材技術(shù)研究所(Tr?tek)和Fire Testing Technology(FTT)公司提供。
該研究的詳細(xì)信息及研究結(jié)果，在Anne Steen Hansen 和 Per Jostein Hovde發(fā)表的“PREDICTION OF SMOKE PRODUCTION BASED ON STATISTICAL ANALYSES AND MATHEMATICAL MODELLING.”中進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
如果您想獲取研究的詳細(xì)資料，請(qǐng)?jiān)诼?lián)系我們的工程師，獲取論文。
